JP2878039B2 - 感光性樹脂組成物 - Google Patents

感光性樹脂組成物

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    • G02F1/133509Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133512Light shielding layers, e.g. black matrix

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、白黒及びカラーの液晶
表示装置、ビデオカメラ用のビューファインダー及びプ
ラズマディスプレイ、蛍光表示体等のブラックマトリク
ス、ブラックストライプや、ガラス上に形成若しくは実
装されるTFT及び半導体素子の光による誤動作を防ぐ
目的で使用される遮光膜用の感光性樹脂組成物に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、カラープラズマディスプレイパネ
ル等のマトリックス用隔壁の形成は、量産性の良いスク
リーン印刷法が用いられてきた。しかし、スクリーン印
刷法では80μm以下の幅の隔壁を形成することは困難
であるため、感光性樹脂を用いたホトリソグラフィ法に
よって高細密で均一な隔壁を形成する技術が発展してき
た。この感光性樹脂を用いる方法は、大面積の高品位テ
レビ等の表示装置を作製するにも好適である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の隔壁は可視領域
において十分な遮光性を有する必要があるため、遮光材
成分として金属クロムやカーボン粉末が使用されてい
る。しかし、このような遮光材を用いた隔壁(遮光膜)
は、クロムの場合は反射率が高いためハレーションを起
こし易いこと、また、カーボンを主体とする顔料分散レ
ジストは感度が低く非常に使いにくい等の難点があっ
た。
【0004】更に、ブラックマトリクスをTFT素子上
に設ける場合や、ガラス上に実装される半導体素子の光
による誤動作を防ぐ目的で遮光膜を使用する場合は、ク
ロム等の金属は導電性を有するため使用に当たって絶縁
層を設けなければならなかった。またカーボンの場合も
十分な遮光性を持たせるために多量に使用すると、クロ
ムと同様に導電性の問題が生じる。カーボン量を減らす
ために、有機顔料又は染料を添加した遮光膜用の感光性
樹脂組成物を使用すると、感光性に寄与する425nm
以下の紫外領域の透過率が著しく低下し、また、感光性
樹脂に対する相対的な顔料濃度も上がるため、感度、現
像性が著しく悪化する問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明の感光性樹脂組成物は、感光性を高め、感度、現像
性を良好にするために、波長330nm以上、425n
m未満の範囲において遮光膜形成後の光透過率が1%以
上となる領域を有し、且つ比較的可視感度の高い、波長
425nm以上、650nm以下の範囲においては前記
光透過率が2%を超えないように遮光用色素を用いて調
整するものである。
【0006】上記ブラックストライプ或いはブラックマ
トリクス等の分野においては、3波長管によってRGB
を用いた発色を行っている。このRGBの波長は図6に
示すように、大体425nm〜650nmの範囲にあ
る。従って、遮光膜はこの範囲の波長の光を遮断するも
のでなければならない。しかし、本発明者らの研究によ
れば、光は必ずしも完全に遮蔽される必要はなく、透過
率2%を超える部分が上記範囲中になければ、遮光膜と
して十分に利用できることが分かった。
【0007】また、感光性樹脂はエネルギーの比較的高
い短波長光で硬化させるのが効率的であるが、可視部
(425nm〜650nmの範囲)を完全に遮光しよう
とすると、425nm未満の光も遮断されてしまい感度
が低下して硬化不良を起こす。しかし、上記可視部の透
過率を最大2%迄許容するならば、遮光用色素の選択次
第で紫外部(330nm以上、425nm未満の範囲)
の光透過率の一部を1%以上に高めることが可能である
ことが分かった。またこのように紫外部の一部が1%以
上の透過率を有するならば、露光による感光性樹脂の硬
化は十分に行われることも判明した。即ち、本発明者ら
は、上記可視部及び紫外部における光透過率のバランス
を見いだし、本発明を完成させたものである。
【0008】本発明の感光性樹脂組成物を用いた、上記
ブラックストライプ用の遮光膜形成工程の例を図1に示
す。同図(a)において、ガラス等の基板1上に感光性
樹脂組成物をロールコーター、カーテンフローコータ
ー、スクリーン印刷、スプレーコーター、スピンコータ
ーなどにより0.5〜50μm厚に塗布し、乾燥して感
光性樹脂層2を形成する。次に同図(b)に示すように
パターンマスク3を介して紫外線を照射する。これを同
図(c)に示すように現像して不要な感光性樹脂を除去
し、更に約200℃で熱処理して完全に硬化させる。作
成された遮光膜4はRGB毎のマトリクスを形成してい
る。
【0009】本発明の感光性樹脂組成物は、従来公知の
感光性樹脂に遮光用色素を溶解又は懸濁させることによ
って形成される。
【0010】本発明に係る上記の遮光用色素は、従来使
用されているカーボンブラック、黒色顔料、黒色染料等
に組み合わせて、ブルー、レッド、イエロー等の顔料若
しくは染料を含有させたものが好ましい。また複数の顔
料、染料を用いれば、カーボンブラック等の黒色物を併
用しなくてもよい。
【0011】本発明に係る有機顔料としてはフタロシア
ニン系、アントラキノン系、ペリレン系、イソインドリ
ン系、キナクリドン系、アゾレーキ系、アゾ系、ジスア
ゾ系、ジオキサジン系、チオインジゴ系、及びこれらの
混合物が使用される。また、カーボン、チタンカーボン
等の無機顔料も使用することが出来る。
【0012】上記顔料の平均粒径は、好ましくは0.0
5〜2.0μm、更に好ましくは0.1〜1.2μmであ
る。平均粒径が2.0μmよりも大きいと塗膜厚を薄く
することが難しく、またO.O5μmよりも小さいと遮
光性及び耐熱性が低下することがある。
【0013】上記顔料の具体例としては、C.I.ピグ
メントレッド177、C.I.ピグメントレッド14
9、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメ
ントイエロー139、C.I.ピグメントグリーン3
6、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメン
トブルー15.6、C.I.ピグメントバイオレット2
3、C.I.ピグメントブラック7等が挙げられる。こ
れらの顔料は2種以上を組み合わせて用いることが好ま
しい。また感光性樹脂組成物100重量部に対して20
〜100重量部含有させることが好ましい。
【0014】また、本発明に係る染料としては、油溶性
染料、分散染料、反応染料、酸性染料、塩基性染料等、
及びこれらの混合物が用いられる。これらの染料はその
溶解できる溶媒に応じて、感光性樹脂組成物の種類を選
択することができる。
【0015】上記染料の具体例としては、C.I.ソル
ベントレッド24、C.I.ベイシックバイオレット1
等が挙げられる。これらの顔料は2種以上を組み合わせ
て用いることが好ましい。また感光性樹脂組成物100
重量部に対して5〜100重量部含有させることが好ま
しい。
【0016】本発明において使用される感光性樹脂とし
ては、以下のものが挙げられる。 (1)アクリル樹脂共重合体、多官能アクリルモノマ
ー、メタクリルモノマー、光重合開始剤及び必要に応じ
て増感剤、添加剤よりなるアクリル重合感光性樹脂組成
物。 (2)感光基を有する水溶性感光性樹脂、若しくは水溶
性樹脂に感光剤を組み合わせた水溶性感光性樹脂組成
物。 (3)感光基を有する油溶性感光性樹脂。
【0017】前記(1)のアクリル樹脂共重合体は、ア
クリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、メタクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、
2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエ
チルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレ
ート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、n−ブ
チルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブ
チルアクリレート、イソブチルメタクリレート、ベンジ
ルアクリレート、ベンジルメタクリレート、フェノキシ
アクリレート、フェノキシメタクリレート、イソボルニ
ルアクリレート、イソボルニルメタクリレート等の2種
以上の共重合体であり、樹脂中にアクリロイル基、メタ
クリロイル基を有することにより、架橋効率を高めるこ
とも効果的である。
【0018】また多官能アクリルモノマーとしては、エ
チレングリコールジアクリレート、エチレングリコール
ジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレ
ート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テト
ラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレン
グリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジ
アクリレート、プロピレングリコールジメタクリレー
ト、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメ
チロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリ
トールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメ
タクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレー
ト、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペ
ンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリ
スリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリスリト
ールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキ
サメタクリレート、カルドエポキシジアクリレート等が
挙げられる。
【0019】上記化合物に有機酸を付加させることもア
ルカリ現像では有効である。また耐熱性を付与するため
にエポキシ基を付加させることも有用である。
【0020】光重合開始剤としては光分解型、水素移動
型等が使用できる。具体例としては、ベンゾフェノン、
3,3−ジメチル−4−メトキシ−ベンゾフェノン、ミ
ヒラーズケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルア
セトフェノン、2,4,6−(トリハロメチル)トリア
ジン、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニ
ルイミダゾリル二量体、ジエチルチオキサントン、ジメ
チルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2
−クロロチオキサントン、9−フェニルアクリジン、
1,7−ビス(9−アクリジニル)ヘプタン、1,5−
ビス(9−アクリジニル)ペンタン、1,3−ビス(9
−アクリジニル)プロパン、トリメチルベンゾイルジフ
ェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。
【0021】増感剤、添加剤としては、上記光重合開始
剤を増感する目的で各種アミンが用いられる。トリエタ
ノールアミン、pージメチルアミノ安息香酸イソアミル
エステル、pージメチルアミノ安息香酸エチルエステル
他、各種の芳香族アミンである。また、現像性を維持す
るため、各種の有機酸を添加することもできる。カルボ
キシベンゾトリアゾール等或いは、マレイン酸等の無水
物も有用である。
【0022】上記(2)の感光基を有する水溶性感光性
樹脂、若しくは水溶性樹脂に感光剤を組み合わせた水溶
性感光性樹脂組成物としては、ポリビニルアルコール/
スチルバゾリウム系や、水溶性樹脂に光架橋剤を組み合
わせたもの等が挙げられる。水溶性樹脂としては、ポリ
ビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル
アミド/ダイアセトンアクリルアミド共重合体、ゼラチ
ン、カゼイン、グリュー等が挙げられる。光架橋剤とし
ては、重クロム酸塩、ジアゾ化合物、モノアジド又はビ
スアジド化合物等が挙げられる。
【0023】上記(3)の感光基を有する油溶性感光性
樹脂としては、ケイ皮酸系、ビスアジド系等の光架橋型
樹脂、o−キノンジアジド系等の光分解型樹脂等が挙げ
られる。
【0024】
【作用】遮光膜の可視部(波長425nm〜650n
m)の透過率を2%迄許容するならば、紫外部(330
nm以上、425nm未満の範囲)の透過率の一部を1
%以上に高めることが可能であり、両者の透過率をこの
数値に調整することによって、可視部の遮光性、及び紫
外部の透過性の両方の条件を満足させることができる。
【0025】
【実施例】以下に本発明に基づく実施例を説明する。実施例1 下記組成の混合物をサンドミルを用いて混練し、その
後、5μmのメンブレンフィルターでろ過して感光性樹
脂組成物を得た。 メタクリル酸/メタクリル酸メチル(25/75wt%比)共重合体 6重量部 ペンタエリスリトールテトラアクリレート 4 〃 ジエチルチオキサントン 1.2 〃 ミヒラーズケトン 1.2 〃 2-(o-クロロフェニル)-4,5-シ゛フェニルイミタ゛ソ゛リル二量体 0.2 〃 エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート 20 〃 色素 C.I.ピグメントブラック7 4 〃 C.I.ピグメントブルー15.6 11 〃 C.I.ピグメントレッド177 3.5 〃 C.I.ピグメントイエロー139 1.5 〃
【0026】この感光性樹脂組成物を洗浄済みのガラス
基材上にスピンコートで2.0μm厚になるように塗布
し、80℃で3分間、ホットプレートにて乾燥した。そ
ののち、ポリビニルアルコールの10%水溶液を1.0
μm厚になるようにスピンコートし、80℃で1分間乾
燥した。この基材を露光し、次に炭酸ソーダ0.5%水
溶液で25℃、60秒間現像した。
【0027】なお各実施例、比較例における感度及び透
過率の測定は以下のように行った。 (a)感度測定 現像したときの残膜率が90%以上となる露光量(mJ
/cm2)を求めた。数値が小さいほど感度良好である
ことを表わす。 (b)光透過率測定 透明なガラス基材上に感光性樹脂組成物を塗布、乾燥し
約2.0μm厚の被膜を得、この上に1.0μm厚のポリビニル
アルコール層を設け、これを(株)日立製作所製透過率
測定装置U−2000を用いて、前記と同様のポリビニ
ルアルコール層を設けた透明なガラス基材をレファラン
スとして330〜425nmと425〜650nmの範
囲に置ける透過率を測定する。
【0028】実施例1に係る感光性樹脂組成物の感度は
50mJ/cm2と良好であった。また透過率曲線を図
2に示したが、波長400nmの付近で光透過率が1%
以上となっており、また波長425nm以上、650n
m以下の範囲においては光透過率が2%以下となってい
た。
【0029】実施例2 下記組成の混合物を実施例1と同じ手順で調製し、遮光
膜を作製した。 メタクリル酸/メタクリル酸メチル(25/75wt%比)共重合体 6重量部 トリメチロールプロパントリアクリレート 4 〃 ジエチルチオキサントン 2 〃 p−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル 1 〃 2-(o-クロロフェニル)-4,5-シ゛フェニルイミタ゛ソ゛リル二量体 0.3 〃 エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート 35 〃 色素 C.I.ソルヘ゛ントレット゛24(オイルレット゛ RR;オリエント化学製) 2 〃 カヤセットブラックKR(日本化薬製) 2 〃 ヒ゛ス(1,4-イソフ゜ロヒ゜ルアミノ)アントラキノン(PTB54;三菱化成製) 2 〃 C.I.ヘ゛ーシックハ゛イオレット1(メチルハ゛イオレットヒ゜ュアスヘ゜シャル;オリエント化学製) 2 〃
【0030】この感光性樹脂組成物の感度は100mJ
/cm2と良好であった。また透過率曲線を図3に示し
たが、波長400nmの付近で光透過率が1%以上とな
っており、また波長425nm以上、650nm以下の
範囲においては光透過率が2%以下となっていた。
【0031】比較例1 遮光用色素をC.I.ピグメントブラック7(デンカブ
ラック;電気化学製)22重量部単独に代えた以外は実
施例1と同様にして遮光膜を作製した。感光性樹脂組成
物の感度は400mJ/cm2と低かった。また図4に
示した遮光膜の透過率曲線によると、425〜650n
mにおける透過率は2%以下であったが、330〜42
5nmにおける透過率には1%以上の部分がなかった。
【0032】比較例2 遮光用色素をカヤセットブラックKR(日本化薬製)8
重量部単独に代えた以外は実施例2と同様にして遮光膜
を作製した。感光性樹脂組成物の感度は500mJ/c
2と低かった。また遮光膜の透過率曲線を図5に示し
たが、比較例1と同様の結果であった。
【0033】
【発明の効果】以上に説明したように本発明の感光性樹
脂組成物から得られる遮光膜は、可視部の透過率が2%
を超える部分がないため十分な遮光性を有し、また紫外
部の領域において、透過率が1%以上の部分があるため
感度も良好である。従って、本発明の感光性樹脂組成物
から作製した遮光膜を使用すれば、液晶表示装置、ビデ
オカメラ用のビューファインダー及びプラズマディスプ
レイ、蛍光表示体等のブラックマトリクス、ブラックス
トライプや、ガラス上に形成若しくは実装されるTFT
及び半導体素子の光による誤動作を十分に防ぐことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の感光性樹脂組成物を用いた遮光膜形成
の一例を示す工程図
【図2】本発明の実施例に係る遮光膜の透過率曲線
【図3】同上
【図4】本発明の比較例に係る遮光膜の透過率曲線
【図5】同上
【図6】RGBの波長を示す透過率曲線
【符号の説明】
1…基板、2…感光性樹脂層、3…パターンマスク、4
…遮光膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大田 勝行 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−190362(JP,A) 特開 平4−13106(JP,A) 特開 昭57−148740(JP,A) 特開 平5−289336(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 7/004 G03F 7/105 G03F 7/11

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遮光膜形成用の感光性樹脂組成物におい
    て、この遮光膜形成後の光透過率が、波長330nm以
    上、425nm未満の範囲において1%以上となる領域
    が存在し、且つ波長425nm以上、650nm以下の
    範囲において前記光透過率が2%を超えることがないよ
    うに、遮光用色素によって透過率を調整したことを特徴
    とする遮光膜形成用の感光性樹脂組成物。
JP22199192A 1992-07-29 1992-07-29 感光性樹脂組成物 Expired - Lifetime JP2878039B2 (ja)

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